La fermentation alcoolique dans le schnaps

 

La fermentation éthylique, aussi appelée fermentation alcoolique est le résultat d'une chaîne métabolique qui transforme des sucres fermentescibles en éthanol et gaz carbonique avec dégagement de chaleur. La fermentation alcoolique de différents fruits ou végétaux est depuis très longtemps utilisée pour produire des boissons alcoolisées (raisin, poire, pomme, prune, framboise, orge, betterave, canne à sucre, pomme de terre, etc.).La fermentation alcoolique est donc une réaction chimique essentielle lors de la fabrication du schnaps. C'est elle qui permet de produire l'éthanol qui constitue cette boisson alcoolisée.

Qu'est ce que la fermentation alcoolique?

 

     La fermentation alcoolique dans le schnaps est rendue possible par des diastases, produites par les levures, principalement la levure de bière ( Saccharomyces cerevisiae ), souvent appelée levure de boulanger. Cette réaction est une oxydo-réduction de chimie organique, réaction chimique au cours de laquelle se produit un transfert d'éléctrons. L'espèce chimique qui capte les électrons est appelée « oxydant », celle qui les cède, « réducteur ». La fermentation alcoolique se déroule en deux étapes différentes, la glycolyse et la fermentation d'acides mixtes. Nous étudierons ce processus biochimique en deux parties.

     •   La première étape, la glycolyse est une oxydation du glucose (molécule à 6 carbones, formé à partir de saccharose en réaction avec de l'eau) en deux molécules d'acide pyruvique (3 carbones). L'oxydation est une réaction dans laquelle un corps perd un où plusieurs électrons. Des transporteurs réduits (Tred) se forment alors, et peuvent transporter des électrons et des protons.  La glycolyse est une voie métabolique d'assimilation du glucose et de production d'énergie, elle se déroule en dix étapes, impossibles à détailler à notre niveau. Elle a lieu dans le cytoplasme de la cellule bactérienne.
L'oxydation d'une molécule de glucose produit sur un plan énergétique deux molécules d'ATP 

L'équation de le glycolyse est:        C6H12O6 ==> 2C3H4O3    

Molécule d'acide pyruvique

 

 

     •  La deuxième étape est une réduction, appelée fermentation d'acides mixtes. Elle a aussi lieu dans le cytoplasme de la cellule. L’acide pyruvique formé est transformé en éthanol par réduction (réaction biochimique antagoniste de l’oxydation) ainsi qu'en autres éléments en quantité minime. Du dioxyde de carbone (CO2) est également produit. Lors de cette étape, les transporteurs réduits sont oxydés.

 

L'équation de cette réduction est:   2C3H4O3 ==> 2CH3-CH2-OH + 2CO2

Molécule d'éthanol


  

     Comme vous pouvez le constater, ces équations ne sont pas équilibrées, car elles sont beaucoup trop compliquées pour être résumées à notre niveau. Par contre l’équation globale de cette fermentation alcoolique est :

C6H12O6 + 2ADP + 2H3PO4 ==> 2CH3-CH2-OH + 2CO2 + 2ATP + 25,4 kcal +2H20

On peut simplifier cette réaction en une équation plus simple, l’équation de Gay Lussac :

C6H12O6 ==> 2CH3-CH2-OH + 2CO2

La fermentation peut aussi être simplement résumée par la formule chimique  : C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2

C6H12O6 = Saccharose C12H22O11 réagissant avec de l'eau pour former du glucose C6H12O6 et du fructose C6H12O6.
C2H5OH = Ethanol ou alcool éthylique
C6H12O6 = Dioxyde de carbone

Les autres éléments produits par la fermentation sont:

  • Des composés secondaires et différents acides: les congénères dont l’acide lactique (CH3-CHOH-COOH), l’acide méthanoïque (HCOOH), l’acide acétique (CH3-COOH), l’acide succinique (HOOC-CH2-CH2-COOH), ou encore   le glycérol, l’éthanal ou l’acétaldéhyde.
  • Des substances aromatiques: odeurs de banane, de bonbon, qui sont des facteurs du caractère de l'alcool.

        

      Au cours de la fermentation, 1% de l’acide pyruvique environ part dans le processus de respiration des levures. En effet celles-ci consomment l’oxygène dissout dans le jus fruit et l’utilisent pour leur respiration. 10% environ de l’acide pyruvique est utilisé dans la fermentation des différents acides et de différents produits secondaires.


     Le bilan de la fermentation alcoolique dans le schnaps est énergiquement favorable (production d' ATP). Cette fermentation produit plus d’énergie qu’elle n’en consomme, on parle de processus exergonique.  Comme en témoigne l’équation bilan, la réaction produit 2 molécules d’ATP, acide adénosine triphosphorique (produit de l’association d’une molécule d’adénine, d’un pentose et de trois molécules d’acide phosphorique). L'ATP, quand il subit une hydrolyse, peut libérer jusqu’à 30kJ, il est aussi appelé l’intermédiaire énergétique universel, on le retrouve chez tous les êtres vivants.

Image de la molécule d'ATP en 3D

 

     A la fin de la fermentation alcoolique, les levures n'ont plus de ressources pour survivre, débutent donc un processus d'autolyse. Elles périssent petit à petit, les survivantes se nourrissent des nutriments qui composent encore les cadavres de leurs amies décédées, ceci jusqu'à la dernière levure vivante. Ce processus est appelé fermentation d'achèvement.

 

     La fin de la fermentation intervient quand les sucres (le glucose principalement) sont épuisés, ou quand le degré d’alcool est trop élevé pour que les levures continuent leur action de fermentation. Ce seuil se situe en général vers 13~14° avec un maximum qui peut se situer vers 17~18° d’alcool. En effet l'ethanol est un antiseptique, même pour les micro-organismes qui l'ont produit. Il agit comme poison pour les levures à partir d'une certaine concentration.

 

     A l'echelle macroscopique, la fermentation se traduit par :

           - Un dégagement d'une forte odeur alcoolique.

           - La formation de petites bulles de dioxyde de carbonne à la surface du moût.

           - Une remontée des matières solides,entrainées par le dioxyde de carbonne, à la surface du moût.

           - Une production de chaleur, la fermentation est une réaction exothermique.

     Pour que la fermentation ait lieu, certains éléments sont nécéssaires, ainsi que des conditions très précises.



 

 

 

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